[發明專利]解聚方法

有效

• 申請號: 201680009811.5
• 申請日: 2016-02-09
• 公開（公告）號: CN107207973B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 羅伯特·巴爾泰克;巴赫曼·雷加
• 申請（專利權）人: 克里斯能量有限公司
• 主分類號: C10G27/00
• 分類號: C10G27/00;C10G1/06
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王朋飛;張晶

本發明公開了一種用于溶解碳質原料的方法。該方法包括以下步驟：使碳質原料的混合物與包含處于第一較高氧化態的金屬的金屬氧化物反應，以通過從金屬氧化物中釋放至少一個氧原子將金屬氧化物的金屬還原成第二較低氧化態。從金屬氧化物釋放的氧被用于氧化碳質原料。然后，將至少一部分金屬或含有處于第二較低氧化態的金屬的金屬氧化物氧化成含有處于第一較高氧化態的金屬的金屬氧化物，以在反應步驟中重新使用。

技術領域

本發明涉及將不溶性碳質原料轉化為水溶性產物。特別地，本發明涉及使用金屬氧化物作為氧載體來氧化碳質原料以產生可溶性化學產物和/或可生物降解的底物。

背景技術

碳質(carbonaceous)原料，特別是以前被認為不太適合用作燃料的原料，已經得到了新的關注。這些碳質原料可以轉化成從清潔燃料到用于各種工業的產物，例如天然氣、氫氣、醇類、有機酸和短鏈烴類。例如，碳質原料可以在升高的溫度和壓力下氣化，以產生可隨后轉化為氣體燃料的合成氣流。

將煤或木質纖維素材料轉化為有價值的燃料和原料化學品已被廣泛研究和描述。通常，在這種轉化過程中，煤或木質纖維素材料不同程度地解聚成其有機成分。這些轉化技術分為三個主要類型：加氫液化或直接液化、熱解和氣化。所有這些技術的目標是通過混合使用更高價值燃料、原料化學品或所需燃料或原料化學品的前體來選擇煤或木質纖維素材料。然而，這些方法通常在高溫和/或高壓下進行和/或它們使用昂貴的氫和有機溶劑。

例如，間接的煤或木質纖維素材料的液化過程包括在氧氣或空氣存在下在大于約700℃的溫度下進行氣化步驟，以制備合成氣(CO和H₂的混合物)，然后進行至少一個催化步驟將合成氣轉化為液態烴。煤或木質纖維素材料氣化步驟需要將煤或木質纖維素材料與受控和/或有限量的氧氣和任選的蒸汽一起進料到加熱室(“氣化器”)中。與使用過量氧氣的焚燒或燃燒產生CO₂、H₂O、SO_x(包括SO、SO₂、SO₃、SO₂、S₂O₂、S₂O₂、S₂O₂等)和NO_x(包括NO，NO₂，N₂O)相比，煤或木質纖維素材料氣化產生包含CO、H₂、H₂S和NH₃的原料氣體組合物。清理后，主要的氣化產物是H₂和CO。參見Demirbas，“碳質材料的能源和化學物質的回收(Recoveryof Energy and Chemicals from Carbonaceous Materials)”，Energy Sources，Part A,vol.28，第1473-1482頁，2006年。這個過程是完全的資本密集型的。

直接的煤或木質纖維素材料液化過程通過在高壓和高溫環境下在氫氣存在下，用溶劑和催化劑分解煤或木質纖維素材料中的高分子量有機分子而將煤或木質纖維素材料直接轉化成液體產物，而不需要中間的氣化步驟。由于諸如液態烴的液體產物通常具有比煤或木質纖維素材料更高的氫-碳摩爾比，所以在直接的煤或木質纖維素材料液化過程中采用氫化或脫氧和脫碳方法。這個方法需要大量的能源消耗，而在工業規模上(千桶/天)，需要大量的資本投資。

其他碳質原料也可以被溶解以產生用于各種工業應用的有價值的起始材料。美國專利第4,345,098號公開了一種方法，其通過在足以將碳質原料中的至少一部分芳香族化合物轉化成金屬的苯羧酸鹽的條件下，用氧氣處理碳質原料、水和包含Ia族金屬或IIa族金屬的水溶性試劑的混合物，并通過加熱使苯羧酸鹽異構化來生產異構化苯羧酸鹽。然后從反應混合物中回收異構化的苯羧酸鹽。該方法使用優選的溫度范圍為200℃至350℃，壓力為1700psig。